本文關(guān)鍵詞：薄膜溫度傳感器的研制，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】： 本課題屬于切削溫度測試研究領(lǐng)域，得到遼寧省自然科學(xué)基金項目的支持，項目編號(20062143)和遼寧省教育廳高�？萍加媱澋闹С郑�，項目編號(05L023)。 在切削機理研究中，切削溫度的測量與控制是切削加工科研和生產(chǎn)中的重要課題，同時由于其具有變化快，難以實現(xiàn)實時測量等特點。因此也是一個不易解決的難題。本文采用磁控濺射技術(shù)制備了薄膜溫度傳感器并將其用于切削溫度的測量，因為薄膜熱電偶能直接測量切削溫度，而且響應(yīng)時間一般為ms級，甚至能夠達到μs級別，因此準確性和可靠性較高。 本課題組曾先后采用多弧離子鍍和磁控濺射技術(shù)在刀具上制備了NiSi／NiCr薄膜熱電偶來監(jiān)測切削溫度以確保安全生產(chǎn)，本文研究的對象是薄膜溫度傳感器的研制、加工，以實現(xiàn)切削溫度動態(tài)測量。 論文的主要內(nèi)容包括：薄膜熱電偶溫度傳感器設(shè)計與制作，磁控濺射方法制備熱電偶的電極，靜態(tài)標定、動態(tài)標定及切削溫度測量實驗以及有限元分析等。 其中動態(tài)標定采用可調(diào)功率脈沖激光器產(chǎn)生的合適脈沖作為熱源，調(diào)節(jié)熱量以獲得合適的激光脈沖，并垂直照射到薄膜熱電偶的鍍膜層表面，膜層表面再瞬時吸收激光以獲得與薄膜熱電偶動態(tài)特性相適應(yīng)的瞬態(tài)高溫，并以熱傳導(dǎo)的方式向薄膜內(nèi)部傳遞，使熱電偶感受到溫升并產(chǎn)生電壓信號輸出。試驗結(jié)果表明，傳感器動態(tài)響應(yīng)能力好，時間常數(shù)能夠達到0.5ms。 文章采用有限元分析軟件ANSYS對切削溫度的分布和變化規(guī)律進行了有限元仿真，并通過實驗驗證。
【關(guān)鍵詞】：薄膜熱電偶 切削溫度 磁控濺射 有限元
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2007
【分類號】：TH811
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 緒論8-27
• 1.1 論文選題背景及其研究意義8-9
• 1.2 切削溫度測量的國內(nèi)外研究概況及發(fā)展趨勢9-17
• 1.2.1 自然熱電偶法9-10
• 1.2.2 人工熱電偶法10
• 1.2.3 半人工熱電偶法10-11
• 1.2.4 薄膜熱電偶法11-15
• 1.2.5 紅外輻射測溫法15-17
• 1.3 濺射薄膜沉積技術(shù)簡介17-24
• 1.3.1 濺射現(xiàn)象18
• 1.3.2 典型濺射沉積方法18-21
• 1.3.3 反應(yīng)濺射21-23
• 1.3.4 偏壓濺射23
• 1.3.5 微波ECR等離子體源增強濺射23-24
• 1.4 本文研究的主要內(nèi)容及組織結(jié)構(gòu)24-27
• 2 總體方案設(shè)計27-33
• 2.1 系統(tǒng)的工作原理27-28
• 2.2 溫度信號的獲取28-29
• 2.3 數(shù)據(jù)采集板的選擇及其應(yīng)用29-30
• 2.4 信號調(diào)理電路的設(shè)計30-32
• 2.5 系統(tǒng)軟件的設(shè)計32-33
• 3 薄膜熱電偶溫度傳感器的研制33-49
• 3.1 薄膜熱電偶的工作原理33-38
• 3.1.1 熱電效應(yīng)的產(chǎn)生和組成33-36
• 3.1.2 熱電偶測溫的四個重要定律36-38
• 3.2 測溫傳感器的結(jié)構(gòu)設(shè)計38-41
• 3.2.1 前刀面測溫刀片39-40
• 3.2.2 后刀面測溫刀片40-41
• 3.3 有限元分析41-44
• 3.4 信號調(diào)理電路及補償方法的設(shè)計44-46
• 3.4.1 正負壓固定輸出式穩(wěn)壓電源44-45
• 3.4.2 冷端補償方法45-46
• 3.4.3 低通濾波和陷波電路46
• 3.5 系統(tǒng)軟件的設(shè)計46-49
• 4 絕緣膜及熱電偶的制作49-57
• 4.1 絕緣膜的制作49-54
• 4.1.1 微波ECR射頻反應(yīng)磁控濺射原理49-51
• 4.1.2 濺射沉積SiO_2絕緣薄膜過程51-52
• 4.1.3 絕緣膜沉積過程中的工藝參數(shù)選擇52-54
• 4.1.4 SiO_2薄膜電性能分析與膜厚測試54
• 4.2 熱電偶膜的制作與熱電偶膜的性能測試54-57
• 5 熱電偶的標定及切削實驗57-67
• 5.1 薄膜熱電偶的靜態(tài)標定57-60
• 5.1.1 靜態(tài)標定時的注意事項57-58
• 5.1.2 具體靜態(tài)標定過程58-59
• 5.1.3 靜態(tài)標定結(jié)果59-60
• 5.2 薄膜熱電偶的動態(tài)標定60-62
• 5.3 傳感器誤差分析62-63
• 5.4 切削實驗63-67
• 結(jié)論67-68
• 參考文獻68-71
• 附錄A 部分實物照片71-73
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況73-74
• 致謝74-75

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